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淺談水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫的成因及解決辦法
摘要:分析影響高速公路水泥穩(wěn)定碎石基層出現(xiàn)裂縫的因素,通過具體的工程實(shí)踐論證,只要在施工過程中充分考慮各種影響因素,采取一些有效的工程措施,減少水泥穩(wěn)定碎石基層的橫向干縮溫縮裂縫是可行的。
關(guān)鍵詞:水泥穩(wěn)定碎石 基層 裂縫
目前,我國的高速公路瀝青混凝土路面普遍采用半剛性基層,水泥穩(wěn)定碎石是較為常見的一種半剛性路面的基層材料,水泥硬化后形成板狀半剛性體,提高路面的承載力,具有很高的強(qiáng)度和剛度,有著良好的使用性能。同時(shí),可以高度機(jī)械化施工,對環(huán)境污染少,能充分利用當(dāng)?shù)氐牟牧?。它較早在河北、北京、天津、山東等省市應(yīng)用,繼而江蘇、浙江、湖南、湖北、廣東等地也陸續(xù)采用。但由于水穩(wěn)料固有的干縮性、溫縮性,表面產(chǎn)生裂縫是不可能完全避免的,而裂縫一旦形成,必然會影響到基層本身、路面面層的穩(wěn)定性,影響其使用性能?,F(xiàn)通過分析水穩(wěn)混合料干縮和溫縮裂縫的影響因素,采取多種有效措施預(yù)防和處理基層開裂,可以在選擇材料、配合比設(shè)計(jì)、施工過程質(zhì)量控制上嚴(yán)格把關(guān),使裂縫盡可能減少,對于瀝青路面使用壽命的延長是能做到的。下面結(jié)合某公路基層的施工情況探討如何減少基層裂縫。
1 原材料選擇
1.1水泥
品種不同的水泥具有程度不同的收縮性,如礦渣水泥要比硅酸鹽水泥收縮性大。標(biāo)號高的水泥收縮性比標(biāo)號低水泥收縮性大,一般情況選擇P.O32.5硅酸鹽水泥就能滿足施工。
視抗折強(qiáng)度:抗折強(qiáng)度愈大,混合料抵抗內(nèi)部溫度應(yīng)力的抗拉強(qiáng)度越大,越不易產(chǎn)生溫縮裂縫。施工過程中,檢驗(yàn)水泥性能時(shí)人們通常重視抗壓強(qiáng)度,而抗折強(qiáng)度不足也不會引起足夠的重視。
由于基層施工時(shí),需要水泥量較大,有時(shí)出現(xiàn)水泥供應(yīng)困難,水泥生產(chǎn)出后存放期不足,就直接投入混合料拌和,由于水泥在拌和水化過程中產(chǎn)生大量的水化熱,使其內(nèi)部的高溫與外部的溫度形成溫差,在一定條件下產(chǎn)生溫度裂縫。
為了能夠控制水泥的干縮溫縮性能,選擇了某廠生產(chǎn)的P.O32.5硅酸鹽水泥。
1.2集料
必須嚴(yán)格控制集料中細(xì)料的含量和塑性指數(shù),以減少水泥穩(wěn)定碎石中的粘性成分含量。通過0.075mm篩孔的顆粒含量宜控制5%以下。細(xì)土的塑性指數(shù)要盡可能低,不宜大于4.如果0.075mm以下粉塵太多,則收縮系數(shù)增大,裂縫無疑增加。
粗骨料
花崗巖碎石,碎石規(guī)格10~30mm,石屑0~10mm.
細(xì)骨料天然河砂,其篩分試驗(yàn)結(jié)果和物理性能如表2所示。
2 配合比設(shè)計(jì)
水泥穩(wěn)定碎石基層配合比設(shè)計(jì)時(shí),一方面要考慮基層的7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的要求,對于基層要求的強(qiáng)度為3~5Mpa,另一方面要考慮到基層的干縮溫縮裂縫。在設(shè)計(jì)中必須按照以下要求進(jìn)行:
混合料配合比設(shè)計(jì)強(qiáng)度過高容易開裂,交通部JTJ034 2000規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),高速公路基層R7=3~5MPa.在滿足車載要求的前提下,盡量取中值,通過施工過程的嚴(yán)密組合控制,通過7d潮濕養(yǎng)生,7d齡期只要能取出完整的鉆件就行。
在滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上限制水泥用量,一般水泥劑量應(yīng)控制在4%~5%之間,絕對不能超過5.5%,如強(qiáng)度偏差大或達(dá)不到,應(yīng)通過調(diào)整級配和水泥標(biāo)號品種及嚴(yán)密控制施工過程碾壓成型時(shí)間來達(dá)到要求。
配合比時(shí)限制細(xì)集料、粉料用量,集料級配中0.075mm以下顆粒含量不宜大于5%,大骨料宜多點(diǎn),級配宜取偏粗限,合成級配曲線在中值線下方。
3施工過程控制
3.1含水量
水泥穩(wěn)定碎石是水泥與集料的水化凝結(jié)硬化的產(chǎn)物。含水量的控制影響到壓實(shí)度的保證和裂縫的產(chǎn)生??紤]到混合料在運(yùn)輸、碾壓過程中還有水分散失,尤其夏季施工時(shí)水分蒸發(fā)快,施工過程中對水的含量應(yīng)控制在比最佳含水量大1%左右。含水量過小時(shí),基層表層松散,碾壓容易起皮,難以壓實(shí);含水量過大碾壓時(shí)粘輪,表面起拱,而且基層成型后水分散失愈多,形成的裂縫愈多。所以施工過程中含水量要控制適宜。根據(jù)施工時(shí)氣候條件限制含水量,對于運(yùn)輸距離較遠(yuǎn),運(yùn)輸途中,混合料宜用土工布等覆蓋,以減少水分損失。一天施工中應(yīng)根據(jù)日照強(qiáng)度和風(fēng)力大小多次調(diào)整含水量,一般早、中、晚三次要調(diào)整含水量,同時(shí)試驗(yàn)人員應(yīng)在拌和站和攤鋪現(xiàn)場用酒精快速燒測含水量,施工操作的前后臺通訊聯(lián)系應(yīng)方便和順暢,當(dāng)現(xiàn)場的含水量與最佳含水量相差大時(shí),要及時(shí)通知后場調(diào)整含水量。
3.2混合料拌和
拌和時(shí)間不拌和必須要充分、均勻、穩(wěn)定。拌和時(shí)間不足、拌和不均勻,易出現(xiàn)粗細(xì)料集中、離析等現(xiàn)象?;旌狭箱佒尚魏笥捎诓煌囟?、上下層之間的干縮溫縮性不同,易產(chǎn)生裂縫。
3.3混合料攤鋪與壓實(shí)在施工時(shí)采用兩臺攤鋪機(jī)平行作業(yè),減少混合料的離析現(xiàn)象,混合料攤鋪后,應(yīng)盡快完成碾壓,縮短從加水拌和到完成碾壓的時(shí)間。如果不及時(shí)碾壓,水泥就會產(chǎn)生部分凝結(jié)作用,再碾壓時(shí),就會破壞已形成的水泥膠結(jié)作用,就需要消耗壓實(shí)功,影響壓實(shí)度,混合料的強(qiáng)度和性能也會下降,抗裂縫能力也下降。
3.4基層養(yǎng)生及交通管制
由于水分參與了水泥的水化反應(yīng),水分的散失將影響其正常的反應(yīng),從而影響凝結(jié)硬化后形成的強(qiáng)度,特別是廣東地區(qū)氣溫較高,自然風(fēng)較大,基層表面的水分蒸發(fā)更快,極易產(chǎn)生均勻的裂紋。水泥穩(wěn)定碎石下基層施工完成后,及時(shí)用薄膜養(yǎng)護(hù),養(yǎng)生期不能小于7d,并且在養(yǎng)生期內(nèi)要保持薄膜不能被風(fēng)吹開,基層表面的水分不能蒸發(fā),對于上基層在施工完成后基層表面的毛細(xì)水干后布灑透層油保護(hù),在鋪筑瀝青面層之前盡量封閉交通,以減少車輛荷載的影響,并盡快鋪筑面層。在鋪筑面層前要重視水泥穩(wěn)定碎石基層的清掃工作,清除雜物,否則基層與面層之間結(jié)合的不好,易產(chǎn)生薄弱點(diǎn),造成裂縫等。
4結(jié)語
施工中的實(shí)踐表明,從已經(jīng)施工的20Km下基層來看,由于該段通道和橋梁建筑物較多,已經(jīng)施工完成底基層來看,能夠肉眼看見的橫向貫通裂縫不到10條。盡管水泥穩(wěn)定碎石基層的橫向干縮溫縮裂縫是不可避免的,只要在施工過程中把好原材料關(guān),做好配合比設(shè)計(jì),加強(qiáng)施工過程的質(zhì)量控制,干縮溫縮裂縫的數(shù)量就會明顯減少。
參考文獻(xiàn):
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